JP2005042354A - 立坑掘削機のカッタ板 - Google Patents

Abstract

【課題】立坑を掘削するトンネル掘削機において、カッタ板の下面中央部側のカッタビットによって掘削されたズリをその位置で留まらせることなく、外方に向かって強制的に移動させ、ズリ取込み開口部を通じてカッタ板上に取り込むことにより、カッタビットの二次破砕による磨耗やカッタ板の摩損を防止する。
【解決手段】切羽を掘削する多数のカッタビット３とズリ取込み開口部２を備えた逆截頭円錐形状に形成されているカッタ板１において、このカッタ板１の下面（前面）中央部に高圧水噴射ノズル９ａ１ 〜９ａ３ を配設して該高圧水噴射ノズル９ａ１ 〜９ａ３ から噴射する高圧水により、カッタ板１の下面中央部のカッタビット３によって掘削されたズリを外方に押し進めてズリ取込み開口部２内に取り込むように構成している。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地下深層部に石油貯蔵所や放射性廃棄物の貯留所等の地下構造物を築造する際に、所定の深さまで垂直な立坑を掘削するのに適した立坑掘削機におけるカッタ板の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、立坑を所定深さまで掘削する手段として、小径の立坑の場合には先端に掘削ビットを装着しているバケットを使用して行い、大径の立坑の場合には発破によって掘り下げていくことが一般に行われているが、いずれの掘削手段においても、所定径の立坑を正確に且つ能率よく掘削することが困難である。このため、岩盤トンネル掘削機（ＴＢＭ）を用いてこのトンネル掘削機のカッタ板を直下方向に向けた状態にして立坑を掘削し、掘削したズリをカッタ板に周方向に所定間隔毎に設けているズリ取込み開口部を通じてカッタ板の背面上に取り込んだのち、バケットコンベア等の適宜なズリ排出手段によって上方に排出することが検討されている。
【０００３】
このようにトンネル掘削機によって立坑を掘削する場合、カッタ板の回転中心部である中央部にはカッタ板の強度上、ズリを取り込むための開口部を設けることができず、その中央部前面（下面）に設けているカッタビットによって掘削されたズリは、上記ズリ取込み開口部を通じて背面上に取り込まれることなく、その平坦な中央部前面に留まり、カッタビットによって二次破砕されたり、カッタ板と切羽間で挟圧された状態となる。その結果、カッタビットの磨耗が激しくなって交換頻度が高まると共に、カッタ板自体も摩損するという問題が生じる。
【０００４】
この対策として、カッタ板の前面に中央部周辺から外周端に向かって掘削ズリの掻き寄せ板を放射状に突設し、カッタ板の回転に従って掘削ズリをこれらの掻き寄せ板によりカッタ板の外周端に開口しているズリ取込み開口部に向かって掻き寄せて該開口部を通じてカッタ板の背面上に送り込むように構成した斜坑掘削機が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１１２１８２号公報（第２〜３頁、第１図、第２図）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カッタ板の前面中央部にはセンタビットである複数個の上記カッタビットが設けられているため、このカッタビットの配置との関係から上記掻き寄せ板を該前面中央部に取り付けることは極めて困難であり、また、例え、取り付けられたとしても、カッタ板の中央部が外周側に比べて切羽面に対する移動速度は小さく、従って、掘削ズリを効率よくカッタ板の外周方に移動させることができず、掘削ズリの大半がその前面中央部に滞留して上記のようにカッタビットの磨耗やカッタ板の摩損等が激しくなる虞れがあった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、掘削ズリがカッタ板の前面中央部に留まることなく、カッタ板に設けているズリ取込み開口部に向かって円滑且つ確実に移動させてカッタ板の背面上に送り込むことができるようにした立坑掘削機のカッタ板を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の立坑掘削機のカッタ板は、請求項１に記載したように、筒状胴体の下端に回転自在に配設されて前面に設けている多数のカッタビットにより地盤を直下方向に掘削していく立坑掘削機のカッタ板であって、周方向に所定間隔毎にズリ取込み開口部を設けていると共に前面中央部に、該前面中央部に突設しているカッタビットにより掘削されたズリを上記ズリ取込み開口部側に向かって押し進める高圧水噴射ノズルを配設してなる構造としている。
【０００９】
このように構成した立坑掘削機のカッタ板において、請求項２に係る発明は、カッタ板の上方に高圧水供給管を配設し、この高圧水供給管の下端部にロータリージョイントを介して１本ないし数本の高圧水噴射ノズルを接続し、該高圧水噴射ノズルをカッタ板を貫通させてこのカッタ板の前面中央部にその噴射口をカッタ板の板面に沿う前後方向或いは左右方向に向けて配設してなる構造を有している。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、上記カッタ板の背面側における外周端部の上方の不動部に噴射ノズルを配設し、この噴射ノズルの噴射口をカッタ板の外周端側から中央部に向けて、該噴射口から噴出する高圧水によりカッタ板の背面上に取り込まれた掘削ズリをカッタ板の背面中央部に形成しているズリ集積部に集積させるように構成していると共に、このズリ集積部上にズリ排出管の下端を臨ませた構造としている。
【００１１】
なお、カッタ板の形状としては、請求項４に記載したように円形平板形状、又は下向きドーム形状、或いは逆截頭円錐形状のいずれであってもよい。
【００１２】
請求項５に係る発明は、上記カッタ板の前面中央部に設けているカッタビットの周囲からカッタ板の外周端に向かって、このカッタ板の回転に従って掘削ズリを取込み開口部に掻き寄せるスクレーパを放射状に突設していることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
立坑掘削機のカッタ板におけるカッタビットを突設している前面を下向きに向けた状態にしてこのカッタ板を回転させながら立坑掘削機を垂直下方に推進させることにより、岩盤地山等の地盤を切り下げ掘削していく。この際、カッタ板の前面において、カッタ板の中央部以外の部分に設けているカッタビットによって掘削されたズリは、カッタ板の回転に従ってズリ取込み開口部を通じてカッタ板の背面上に取り込まれるが、カッタ板の前面中央部に設けているカッタビット、即ち、センタビットによって掘削されたズリは、上記ズリ取込み開口部の内端がカッタの前面中央部よりも外側に位置しているので、このままではカッタ板の回転にもかかわらずズリ取込み開口部側に向かって殆ど移動することはなく、その位置に留まろうとする。
【００１４】
しかしながら、カッタ板の前面中央部には、掘削ズリを上記ズリ取込み開口部に向かって外方に押し進める高圧水噴射ノズルを配設しているので、カッタ板の前面中央部のカッタビットにより掘削されたズリは、この噴射ノズルからの高圧水の噴射圧力によってカッタ板の前面中央から外方に押し出され、カッタ板の回転に従って上記掘削ズリと共にズリ取込み開口部からカッタ板の背面上に取り込まれるものである。
【００１５】
こうしてカッタ板の回転によって掘削されたズリは、ズリ取込み開口部を通じてカッタ板の背面上に取り込まれると、カッタ板の背面中央部上のズリ集積部に向かって寄せ集められ、該集積部に開口下端を臨ませているズリ排出管を通じて上方に排出される。
【００１６】
この際、カッタ板の背面における外周端側から上記ズリ集積部にまでズリを寄せ集める手段としては、高圧水噴射ノズルを採用することが望ましく、この噴射ノズルをカッタ板の外周端部の上方の不動部に固定しておくことにより、カッタ板背面上に取り込まれている掘削ズリがカッタ板の回転に従って該噴射ノズルの下方を通過する際に、この噴射ノズルからの高圧水によって順次、カッタ板の背面中央部の集積部に向かって強制的に押し進められ、カッタ板が円形平板形状、又は下向きドーム形状、或いは逆截頭円錐形状のいずれの形状に形成されていても簡単な構成によってカッタ板の背面上の全ての掘削ズリを集積部に集積させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は立坑掘削機の簡略縦断面図であって、この立坑掘削機の本体である筒状胴体１１は垂直状に配設されてその下端開口部にカッタ板１を回転自在に支持している。このカッタ板１は図２、図３に示すように、その回転中心部から外周端に向かって複数本のスポーク１ａ、１ａ、１ａ・・を周方向に一定の角度間隔毎に放射状に設けて隣接するスポーク１ａ、１ａ間に切羽面Ａに面している前面（下面）から機内に連通するズリ取込み開口部２を形成している。なお、上記全てのスポーク１ａの外周端面はカッタ板１の外周縁部を形成しているリング部材１ｂに、周方向に一定間隔毎に一体に固着している。
【００１８】
上記全てのスポーク１ａには、長さ方向に一定間隔毎にローラビットからなるカッタビット３を装着していると共にリング部材１ｂにもスポーク１ａの外端取付部分にローラビットからなるカッタビット３を装着している。これらのカッタビット３は、その外周部の一部をスポーク１ａやリング部材１ｂの下面、即ち、切羽面Ａに面しているカッタ板１の下面（前面）から下方に突出させた状態にして岩盤を切削するように構成している。なお、カッタビット３が上述したようにローラビットからなる場合には、その回転方向をカッタ板１の回転方向と一致するようにスポーク１ａやリング部材１ｂに軸支させているが、ローラビット以外の掘削ビットをカッタ板１の下面から下方に突設しておいてもよい。
【００１９】
さらに、上記各ズリ取込み開口部２におけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁、即ち、各スポーク１ａにおけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁に、カッタ板１によって掘削されるズリをカッタ板１の回転に従って該カッタ板１の外周端側から内周端側に向かって掻き寄せながら上記ズリ取込み開口部２を通じてカッタ板１の背面側、即ち、機内に面した上面側に掻き上げるスクレーパ４を取付けている。
【００２０】
このように、カッタ板１の回転に従ってスクレーパ４により掘削ズリをカッタ板１の外周端側から内周端側に向かって掻き寄せながら機内、即ち、カッタ板１の背面上に掻き上げるように構成するには、上記各スポーク１ａにおけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁を、カッタ板１の上記回転中心部に連設している内周端からリング部材１ｂに連設している外周端に向かってカッタ板１の回転方向に傾斜させ、この傾斜側端縁に沿って長方形板状に形成されているスクレーパ４の幅方向の上半部を固着し、且つ、切羽面Ａ側に向かって突設している下端縁部から上端縁部に向かってズリを機内に掻き入れる方向、即ち、カッタ板１の回転方向に対して逆方向に傾斜させた構造としている。なお、カッタ板１の下面から下方に突出したこのスクレーパ４の突出幅は上記カッタビット３のスポーク１ａからの突出寸法に略等しいか、僅かに短い寸法に形成している。
【００２１】
上記各スポーク１ａは、カッタ板１の回転中心部から外周端に向かって水平状に突設させることによりカッタ板１を円形平板形状に形成しておいてもよく、また、カッタ板１の回転中心部から外周端に向かって緩やかな円弧状に湾曲させて下向きドーム形状のカッタ板１に形成しておいてもよいが、図１に示すカッタ板１においては、各スポーク１ａをカッタ板１の回転中心部である中央部から外周端に向かって上方に向かって緩やかに傾斜させて、カッタ板１をその回転中心部である平坦な中央部から外周端に向かって斜め上方に傾斜した逆截頭円錐形状に形成し、その背面（上面）における中央部を掘削ズリの集積部５に形成していると共に該集積部５の平坦な前面（下面）にセンタービットとして複数個のローラビットからなるカッタビット３ａを装着している。
【００２２】
そして、平坦な集積部５の前面（下面）には、上記ズリ取込み開口部２やスクレーパ４は設けられてなく、これらのズリ取込み開口部２やスクレーパ４は、集積部５の外周端におけるカッタ板１の傾斜下端部から上端部に亘って設けられている。
【００２３】
また、上記集積部５の上方、即ち、トンネル掘削機における上記筒状胴体１１の中心部には垂直な小径筒体１７が配設されてあり、この小径筒体１７の下端部を、筒状胴体１１の下端部に外周端を一体に固着している隔壁１２の中心部に貫通状態で支持させて、この小径筒体１７を該隔壁１２の中心部から上方に立設させている。そして、この小径筒体１７内には一本のズリ排出管８と、第１、第２高圧水供給管９Ａ、９Ｂと、給水管１０と、空気導入管２５（図４に示す）とが配設されている。
【００２４】
上記第１高圧水供給管９Ａの下端部は、図１に示すようにカッタ板１の回転中心線上に配設されたロータリージョイント３０を介してカッタ板１と一体に回転するように構成していると共に、その下端部を数本の噴射ノズル９ａ１ 、９ａ２ 、９ａ３ に分岐させて、これらの噴射ノズル９ａ１ 、９ａ２ 、９ａ３ を図２に示すように、カッタ板１の中央部の上記集積部５を貫通させてこの集積部５の前面（下面）から下方に突出させ、且つそれぞれの噴射口を集積部５の前面（下面）に沿って前後方向或いは左右方向に向けて、集積部５から突出している上記カッタビット３ａに対向させてあり、これらの噴射ノズル９ａ１ 〜９ａ３ から噴射する高圧水によって、ローラビット３ａにより掘削されたズリを集積部５の前面（下面）に沿ってズリ取込み開口部２或いはスクレーパ４の内端部にまで送り込むように構成している。
【００２５】
なお、上記各噴射ノズル９ａ１ 、９ａ２ 、９ａ３ は、集積部５の平坦な前面（下面）における外周部にその噴射口を内方に向けておくことにより、これらの噴射ノズル９ａ１ 、９ａ２ 、９ａ３ から噴出する高圧水によって集積部５の前面下方の掘削ズリを外周方に向かって押し進めるようにしているが、ロータリージョイント３０を用いることなく、一本の噴射ノズルをカッタ板１の回転中心に上下に貫通させてその噴出口を集積部５の前面（下面）に沿う方向に向けておいてもよく、このように構成すれば、一本の固定噴射ノズルの噴射口から噴射する高圧水をカッタ板１の回転に従って、集積部５の下面全面に作用させて全ての掘削ズリを中心から外周方に送り出すことができる。
【００２６】
また、カッタ板１を構成している上記各スポーク１ａの背面には、図３に示すように、上記スクレーパ４を装着している一側端縁に対して反対側の他側端縁に沿って一定高さのズリガイド６を突設してあり、このズリガイド６の外端部をスクレーパ４を装着させている上記一側端縁の外端部に向かって円弧状に湾曲させてスポーク１ａの外周端上を幅方向に横断し、その外端をスクレーパ４の外周端面に当接させている。従って、スクレーパ４によりカッタ板１内に掻き上げられたズリをこのズリガイド６によってズリ取込み開口部２から再び切羽面Ａ側に落下するのを阻止しながらスポーク１ａの背面上（上面上）を上記集積部５に向かって寄せ集めることができるように形成している。
【００２７】
さらに、カッタ板１の背面における外周端部の上方に図１、図３に示すように噴射口をカッタ板１の外周端側から集積部５に向けて開口させている噴射ノズル７を配設してあり、この噴射ノズル７から高圧水を該カッタ板１の背面上に沿って外周端側から上記集積部５に向かって噴射させてカッタ板１の背面上の掘削ズリをカッタ板１の集積部５に押し進めるように構成している。このような噴射ノズル７は、カッタ板１が小径の場合には該カッタ板１の背面における外周端部の上方にのみ配設しておいてもよいが、カッタ板１が大径の場合には、この噴射ノズルを外側噴射ノズル７とし、カッタ板１の半径方向の中間部上方にも内側噴射ノズル７ａとしてその噴射口を集積部５に向けて開口させた状態にして配設している。
【００２８】
これらの噴射ノズル７、７ａは、カッタ板１の上方において、カッタ板１と一体的に回転することのない不動部に配設されている。具体的には、カッタ板１の中央部の上方から半径方向に突設している固定フレーム２４の外端部と中間部とにそれぞれ固定的に装着されてあり、さらに、カッタ板１の回転方向に対して外側の噴射ノズル７からの高圧水がカッタ板１の背面に取り込まれた掘削ズリに先に作用するように、内側噴射ノズル７ａを外側噴射ノズル７から一つのズリ取込み開口部２を介して斜め内方位置に配設している。
【００２９】
上記筒状胴体１１の中心部に配設している上記垂直な小径筒体１７内のズリ排出管８と給水管１０とは、その下端部を小径筒体１７の開口下端から下方に突出していてその下端開口部を上記カッタ板１の背面中央部上の集積部５上に臨ませてあり、また、ズリ排出管８の下端部には上記固定フレーム２４がカッタ板１の回転中心部の上方から外周端に向かって水平状に突設していて、この固定フレーム２４の突出端部である外端部に上記外側噴射ノズル７を、長さ方向の中間部に上記内側噴射ノズル７ａを支杆２４ａ を介して取り付けられている。
【００３０】
そして、これらの内外噴射ノズル７、７ａは上記筒状胴体１１の中心部の上記垂直な小径筒体１７内に配設している高圧水圧送管７１、７２の下端に連結、連通して、上記第１、第２高圧水供給管９Ａ、９Ｂと同様に、小径筒体１７内を通じてトンネル掘削機の上方の適所に設置している給水槽（図示せず）に高圧ポンプ（図示せず）を介して接続している。
【００３１】
なお、ズリ排出管８の下端部から上記固定フレーム２４を２〜３本、放射状に突設してこれらの固定フレーム２４に上記内外噴射ノズル７、７ａをそれぞれ取り付けて、カッタ板１の上方に内外噴射ノズル７、７ａを一組として２、３組を周方向に所定間隔を存して配設しておいてもよい。
【００３２】
また、上記第２高圧水供給管９Ｂの下端部はＵ字状に屈曲してその先端（上端）開口部をズリ排出管８の下端部に連結、連通させ、この第２高圧水供給管９Ｂからズリ排出管８の下端部内に上方に向かう高圧水を噴出させてその噴出によるエゼクタ作用によりズリ排出管８の下端部内に吸引力を発生させ、上記集積部５上に集積している掘削ズリを吸入して立坑掘削機の上方の適所に設置している貯留タンク（図示せず）に排出するズリ排出手段を構成している。
【００３３】
詳しくは、このズリ排出手段は図４に示すように、ズリ排出管８の下端部を傾斜管部８ａを介して垂直な吸込口８ｂに形成し、この傾斜管部８ａの上端部に上記第２高圧水供給管９Ｂの上端部を垂直上方に向けた状態に連通させてその上端部内に装着している高圧水噴射ノズル９ｂを傾斜管部８ａの上端から垂直なズリ排出管８の下端部内に臨ませていると共に空気導入管２５の下端部を高圧水噴射ノズル９ｂの開口端側に連結、連通させてあり、さらに、この第２高圧水供給管９Ｂの管路中に高圧ポンプ２６を配設してなるものである。
【００３４】
また、ズリ排出管８の傾斜管部８ａに圧力センサ２７を装着し、この圧力センサ２７を上記高圧ポンプ２６に電気的制御回路を通じて接続して該圧力センサ２７によって検出される吸込口８ｂの圧力が所定の圧力となるように高圧ポンプ２６の回転速度を調整するように構成している。なお、上記高圧水噴射ノズル９ｂの開口端には開閉蓋２８が設けられてあり、高圧水の噴射時にはその噴射力によって該蓋２８を開放させると共に高圧ポンプ２６の停止時には高圧水噴射ノズル９ｂの開口端を該蓋２８により自動的に閉止して高圧水噴射ノズル９ｂが土粒等によって詰まるのを防止している。
【００３５】
さらにまた、図５に示すように、ズリ排出管８の傾斜管部８ａに圧力センサ２７’を装着すると共に吸込口８ｂ部分に起振器（バイブレータ）２９を装着してこれらの圧力センサ２７’ と起振器２９とを電気的制御回路を通じて接続しておき、ズリ排出管８の吸込口８ｂ内がズリによって詰まった時に変動するズリ排出管８の傾斜管部８ａ内の圧力を圧力センサ２７’ によっ検出して起振器２９を作動させ、吸込口８ｂを振動させて詰まったズリを弛緩させて再び、ズリ排出管８の吸入力により掘削ズリの吸入を可能にするように構成しておいてもよい。
【００３６】
一方、カッタ板１を下端開口部に回転自在に配設している立坑掘削機の上記筒状胴体１１は、図１に示すように互いに屈折自在に連結した下側胴体１１ａ と上側胴体１１ｂ とからなり、下側胴体１１ａ に上記隔壁１２を設けてこの隔壁１２の下面に下方に向けて突設している固定円筒壁体１３の下端部内周面に上記カッタ板１の外周端から内周に向かって突設している複数本のアーム部材１ｃの内端に固着した環部材１ｄを回転自在に支持させ、この環部材１ｄの内周面に形成している内歯車１４に、隔壁１２の上面に設置している駆動モータ１５の回転軸に固着したピニオン１６を噛合させて、駆動モータ１５によりカッタ板１を回転させるように構成している。
【００３７】
さらに、下側胴体１１ａ の下端部と上側胴体１１ｂ には掘削地盤に圧着して立坑掘削機を支持する複数個のフロントグリッパ１８とリアグリッパ１９を配設してあり、これらのグリッパ１８、１９はそれぞれ油圧ジャッキによって内外径方向に伸縮して掘削地盤に対して圧着、離脱するように構成していると共に、上側胴体１１ｂ の内周面には、周方向に一定間隔毎に複数本の推進ジャッキ２０を装着し、これらの推進ジャッキ２０のロッドを上側胴体１１ｂ の上端から上方に向かって伸縮自在にして掘削された立坑Ｔの内周面に施工される覆工セグメントＳの下端面に当接させ、該セグメントＳに推進反力を支持させるように構成している。
【００３８】
また、上側胴体１１ｂ の長さ方向の中間部に中間隔壁２１を張設してあり、この中間隔壁２１と下側胴体１１ａ の上記隔壁１２とを複数本の調節ジャッキ２２によって連結してこれらの調節ジャッキ２２の作動により下側胴体１１ａ を上側胴体１１ｂ に対してその掘り下げ方向の向きを調整できるようにしている。図中、２３は上側胴体１１ｂの上端開口部側に配設したエレクタである。
【００３９】
以上のように構成した立坑掘削機によって立坑Ｔを垂直状に掘り下げていくには、フロントグリッパ１８とリアグリッパ１９との少なくとも一方を立坑Ｔの掘削壁面に摺動可能に押し付けて立坑掘削機が下動可能に支持した状態にして、駆動モータ１５によりカッタ板１を回転させると共に既に施工している覆工セグメントＳに推進ジャッキ２０の推進反力を支持させてこれらの推進ジャッキ２０のロッドを伸長させる。なお、立坑掘削機はその自重によって常にカッタ板１を切羽面Ａに押し付ける方向に作用しており、この立坑掘削機の自重が全て切羽面Ａに作用しないように上記フロントグリッパ１８とリアグリッパ１９によって立坑Ｔに支持させながら推進ジャッキ２０を伸長させるものであるから、この推進ジャッキ２０の推進力は小さくて済む。
【００４０】
この推進ジャッキ２０の伸長によって立坑掘削機を垂直下方に推進させると、カッタ板１は切羽面Ａに押し付けた状態で回転しながらその回転中心部から放射状に突設している複数本のスポーク１ａに装着したカッタビット３により切羽の岩盤を切り下げ掘削していく。このカッタビット３によって掘削されたズリは、カッタ板１を構成している各スポーク１ａの側端縁から突設したスクレーパ４によってズリ取込み開口部２を通じてカッタ板１の背面側、即ち、上面側に掻き上げられる。
【００４１】
また、カッタ板１の回転中心部である平坦な前面（下面）中央部に突設しているカッタビット３ａによって掘削されたズリは、カッタ板１の回転にもかかわらず、このままでは切羽面Ａとカッタ板１の平坦な下面中央部との間に介在、残留してカッタビット３ａによる切羽面Ａの掘削を阻害すると共に該カッタビット３ａがこのズリを二次破砕することになって短期間で破損や欠損が生じる虞れがあるが、上述したようにこのカッタ板１の中央部から第１圧力水供給管９Ａの噴射ノズル９ａ１ 〜９ａ３ が下面にまで貫通、突出していて、これらの噴射ノズル９ａ１ 〜９ａ３ を上記カッタビット３ａに対向させてカッタ板１の中央部下面に沿って前後左右方向に向けているので、カッタビット３ａにより掘削されたズリは、これらの噴射ノズル９ａ１ 〜９ａ３ から噴射する高圧水によってスクレーパ４の内端部側に向かって外方に押し進められ、上記カッタビット３によって掘削されたズリと共にズリ取込み開口部２からカッタ板１の上面に送り込まれる。
【００４２】
さらに、カッタ板１の上面に送り込まれた掘削ズリは、各スポーク１ａにおける上記スクレーパ４を装着した側端縁と反対側の他側端縁に沿って突設しているズリガイド６により、ズリをズリ取込み開口部２から再び切羽面Ａ側に落下するのを阻止しながら、カッタ板１の外周端部と半径方向の中間部との上方の不動部に配設している内外噴射ノズル７、７ａからの噴出高圧水によってズリガイド６に沿ってカッタ板１の回転中心部である中央部上の集積部５に押し進め、該集積部５上に集積させる。
【００４３】
この際、内外噴射ノズル７、７ａは、カッタ板１の上方において、カッタ板１と一体的に回転しない不動部に配設されてあり、且つ、内側噴射ノズル７ａを外側噴射ノズル７に対して一つのズリ取込み開口部２を介してカッタ板１の回転方向の斜め前方位置に配設しているので、図３において、カッタ板１が矢印方向に回転すると、内側噴射ノズル７ａの下方を通過したカッタ板１の上面部分が外側噴射ノズル７に達するまでにズリ取込み開口部２を通じて該上面にズリが取り込まれ、外側噴射ノズル７の下方を通過する時に、該外側噴射ノズル７から噴射する高圧水の噴射圧によってその上面に堆積しているズリが集積部５側に向かって押し動かされたのち、内側噴射ノズル７ａの下方に達して該内側噴射ノズル７ａから噴射する高圧水の噴射圧により、さらに集中的に勢いよくカッタ板１の中心部に向かって押し進められ、集積部５上に円滑且つ確実に集積するものである。
【００４４】
集積部５内には給水管１０からの給水によって所定高さまで水が滞留されていて掘削ズリを混在させてあり、下端吸込口８ｂを水中に没入させている排出管８に掘削ズリが水と共に吸入されて上方に排出される。即ち、第２高圧水供給管９Ｂ中に配設している高圧ポンプ２６の作動によって高圧水が噴射ノズル９ｂからズリ排出管８の下端部内に上方に向かって噴射し、この噴射によってズリ排出管８の下端部内に負圧が発生して集積部５上に集積している掘削ズリが水と共にズリ排出管８の下端吸込口８ｂから吸い上げられる。
【００４５】
この際、噴射ノズル９ｂから噴射する高圧水に空気導入管２５からの空気が導入、混合されるので、噴射ノズル９ｂからズリ排出管８内に噴射する高圧水の流速が高速化され、ズリ排出管８の吸込口８ｂに大きな吸引力が発生して掘削ズリを水と共に円滑且つ確実に吸込口８ｂ内に吸い込んでこのズリ排出管８内を通じて上方に搬出される。
【００４６】
一方、この立坑掘削機を推進させながらカッタ板１により所定深さの立坑部分が掘削される毎に、上側胴体１１ｂ 側に配設しているエレクタ２３によって掘削壁面にセグメントＳをリング状に組み立て、再び、このセグメントＳの下端面に推進ジャッキ２０の推進反力を支持させながら上述したように立坑掘削機により立坑Ｔを切り下げ掘削し、掘削ズリを上述したようにスクレーパ４でズリ取込み開口部２内を通じてカッタ板１上に送り込み、内外噴射ノズル７、７ａからの高圧水の噴射によって掘削ズリを集積部５上に集積させて、排出管８の吸入力で上方に搬出し、この作業をくり返し行って所定深さまで垂直な立坑Ｔを掘削するものである。なお、掘削ズリの排出は上述したような吸引力によることなく、管内に回転スクリューを配設しているスクリューコンベアや多数のバケットを巡回可能に配設しているバケットコンベア等、適宜な排出管を採用してもよい。
【００４７】
また、本発明の立坑掘削機は上記した形態に限らず、例えば、以下のように構成してもよい。
１）調節ジャッキ２２を推進ジャッキとし、リアグリッパ１９を掘削壁面に押付け、これを反力に下側胴体１１ａ を推進するように構成してもよい。この場合は推進ジャッキ２０は覆工セグメントＳの支持用ジャッキとして作用し、上側胴体１１ｂ の下方移動と共に伸長するように構成される。
２）覆工はセグメントのようなプレキャスト部材に限らず、吹付コンクリート、現場打ちコンクリートでもよい。
３）カッタビットにはディスクタイプ、ツースタイプのいずれも含む。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明の立坑掘削機のカッタ板によれば、請求項１に記載したように、筒状胴体の下端に回転自在に配設され、前面に設けている多数のカッタビットにより地盤を直下方向に掘削していく立坑掘削機のカッタ板であって、周方向に所定間隔毎にズリ取込み開口部を設けていると共に前面中央部に、該前面中央部に突設しているカッタビットにより掘削されたズリをズリ取込み開口部側に向かって押し進める高圧水噴射ノズルを配設しているので、カッタ板の前面中央部のカッタビットにより掘削されたズリを、その位置で留まらせることなくこの噴射ノズルからの高圧水の噴射圧力によってカッタ板の前面中央からズリ取込み開口部の内端側に向かって外方に円滑且つ確実に押し出すことができ、上記ズリ取込み開口部からカッタ板の背面上に効率よく取り込むことができる。
【００４９】
従って、掘削ズリがカッタ板の中央部前面に留まることによるカッタビットの磨耗やカッタ板自体の摩損を防止することができ、長時間に亘り効率のよい掘削が可能となるものである。
【００５０】
さらに、請求項２に係る発明によれば、カッタ板の上方に高圧水供給管を配設し、この高圧水供給管の下端部にロータリージョイントを介して１本ないし数本の上記高圧水噴射ノズルを接続し、該高圧水噴射ノズルをカッタ板を貫通させてこのカッタ板の前面中央部にその噴射口をカッタ板の板面に沿う前後或いは左右方向に向けて配設しているので、１本ないし数本の高圧水噴射ノズルをカッタの前面中央部に配設しただけの極めて簡単で構成によって、該噴射ノズルから噴射する高圧水をカッタ板の中央部前面に沿って噴流させることができ、その位置で掘削されたズリを容易にズリ取込み開口部側に向かって排除することができる。
【００５１】
また、請求項３に係る発明によれば、カッタ板の背面側における外周端部の上方の不動部に噴射ノズルを配設し、この噴射ノズルの噴射口をカッタ板の外周端側から中央部に向けて、該噴射口から噴出する高圧水によりカッタ板の背面上に取り込まれた掘削ズリをカッタ板の背面中央部に形成しているズリ集積部に集積させるように構成していると共に、このズリ集積部上にズリ排出管の下端を臨ませているので、カッタ板が請求項４に記載したように、円板形状であっても下向きドーム形状、或いは逆截頭円錐形状であっても、ズリ取込み開口部を通じてカッタ板の背面上に取り込まれる全ての掘削ズリをカッタ板の外周側から中央部に向かって噴射する噴射ノズルからの高圧水によって、迅速に且つ確実にカッタ板の背面中央部上に集積させることができ、該集積部上の下端を臨ませている排出管を通じて効率良く排出することができる。
【００５２】
さらにまた、請求項５に係る発明によれば、カッタ板の前面中央部に設けているカッタビットの周囲からカッタ板の外周端に向かって、このカッタ板の回転に従って掘削ズリを取込み開口部に掻き寄せるスクレーパを放射状に突設しているので、カッタビットによって掘削された全てのズリをこのスクレーパによってズリ取込み開口部内に確実に送り込むことができ、掘削ズリの排出処理が円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】立坑掘削機の縦断面図、
【図２】立坑掘削機の下方から見たカッタ板の平面図、
【図３】立坑掘削機の上方から見たカッタ板の背面図、
【図４】ズリ排出手段の要部の一部を断面した側面図、
【図５】ズリ吸込口部分に起振器を装着した場合のズリ排出手段の一部を断面した側面図。
【符号の説明】
１ カッタ板
２ ズリ取込み開口部
３ カッタビット
４ スクレーパ
５ 集積部
７、７ａ 機内側の高圧水噴射ノズル
８ ズリ排出管
９ａ１ 〜９ａ３ カッタ板の前面中央部側に設けた高圧水噴射ノズル

Claims (5)

1. 筒状胴体の下端に回転自在に配設されて前面に設けている多数のカッタビットにより地盤を直下方向に掘削していく立坑掘削機のカッタ板であって、周方向に所定間隔毎にズリ取込み開口部を設けていると共に前面中央部に、該前面中央部に突設しているカッタビットにより掘削されたズリを上記ズリ取込み開口部側に向かって押し進める高圧水噴射ノズルを配設していることを特徴とする立坑掘削機のカッタ板。
2. カッタ板の上方に高圧水供給管を配設し、この高圧水供給管の下端部にロータリージョイントを介して１本ないし数本の高圧水噴射ノズルを接続し、該高圧水噴射ノズルをカッタ板を貫通させてこのカッタ板の前面中央部にその噴射口をカッタ板の板面に沿う前後或いは左右方向に向けて配設していることを特徴とする請求項１に記載の立坑掘削機のカッタ板。
3. カッタ板の背面側における外周端部の上方の不動部に噴射ノズルを配設し、この噴射ノズルの噴射口をカッタ板の外周端側から中央部に向けて、該噴射口から噴出する高圧水によりカッタ板の背面上に取り込まれた掘削ズリをカッタ板の背面中央部に形成しているズリ集積部に集積させるように構成していると共に、このズリ集積部上にズリ排出管の下端を臨ませていることを特徴とする請求項１に記載の立坑掘削機のカッタ板。
4. カッタ板は円形平板形状、又は下向きドーム形状、或いは逆截頭円錐形状に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の立坑掘削機のカッタ板。
5. カッタ板の前面中央部に設けているカッタビットの周囲からカッタ板の外周端に向かって、このカッタ板の回転に従って掘削ズリを取込み開口部に掻き寄せるスクレーパを放射状に突設していることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の立坑掘削機のカッタ板。

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